本研究主要以某进口高结晶水锰矿粉为原料,通过制取合格成品球团矿,进而通过电炉冶炼制取高碳锰铁合金,为国内有效利用此类锰矿粉提供合适的途径。本研究采用锰矿球团-电炉冶炼的工艺,从高结晶水锰矿粉制取高碳锰铁合金。研究的主要内容包括锰矿粉的预处理、造球试验、球团预热焙烧小型试验、链篦机-回转窑扩大型试验、还原熔炼小型试验工艺参数的优化等,并对锰矿粉预处理、锰矿球团固结机理进行了研究。对-8mm高结晶水锰矿粉制备球团,最佳的预处理工艺为对辊破碎-高压辊磨:将锰矿粉经过对辊破碎机,破碎至-1mm占100%,在高压辊磨压力为2.5×103N/cm2和转速为68r/min的条件下,进行高压辊磨处理。通过开路两次辊磨,使其比表面积达到2653cm2/g,满足了球团生产的要求,用于球团制备。造球实验表明,对预处理过的锰矿添加2.0%膨润土,造球时间7min,可以得到落下强度23.1次/0.5m、抗压强度10.20N/个、爆裂温度540℃的合格生球。干燥生球在管炉中进行小型预热焙烧实验,在预热温度1010℃、预热时间10min、焙烧温度1335℃、焙烧时间15min的条件下,预热球团和焙烧球团的抗压强度分别为594N/个和2567N/个。扩大型试验是在链篦机-回转窑模拟装置上进行,采取两段预热,一段预热温度为500℃～700℃,预热时间4min,二段预热温度1050℃,预热时间为10～15min,两段预热风速均选择2.4m/s。当料层高度为220mm时,焙烧温度1330℃、焙烧时间15min时,成品球团矿抗压强度达到2947N/个,转鼓指数为95.35%,耐磨指数为1.79%,达到了比较好的指标。成品球团矿中品位为49.11%Mn,S、P等有害元素含量较低,是优质的高炉或电炉原料。锰矿球团固结机理表现为:成品球团矿内的矿物组成以软锰矿为主,达60%以上,赤铁矿占10%以上。软锰矿都是由极微小的细粒组成,在高温下软熔互连,以Mn、Si元素为主的多成分锰酸盐液相大量形成,流动性好,填充在孔洞及锰、铁矿物的间隙中,将各种块、粒状晶体紧密胶结成整体,维持锰铁矿球团的高强度。对扩大型试验所制得的成品球团矿进行了还原熔炼试验,研究了还原熔炼温度、时间、炉渣碱度、MgO、Al2O3等因素对锰铁合金产品质量的影响,结果表明,温度是熔分重要的影响因素。高温使热传递增强,有利于炉料的熔化和炉渣粘度的降低。对于5#锰球团矿,当熔炼温度为1600℃、熔炼时间为30min时,能取得很好的熔炼效果。熔渣的碱度R2（CaO/SiO2）对渣特性影响很大,适宜的碱度为熔渣R2=1.3。渣中适宜的MgO含量,使炉渣粘度较低,流动性良好,达到较为理想冶金性能。试验中MgO达到5%时效果最好。炉渣中的Al2O3要保持一定的含量,本次试验中Al2O3为15.0%时最佳。对上述影响因素进行优化的基础上,制取出锰铁合金,合金的化学成分为,74.31%TMn,16.42%TFe,7.4%C,1.60%Si,0.20%P,0.020%S,达到了FeMn74C7.5牌号合金的质量要求。
第一章 文献综述 11-27
    1.1 概述 11-15
        1.1.1 锰及锰合金的用途 11-14
        1.1.2 锰矿及锰资源 14-15
    1.2 锰矿造块 15-20
        1.2.1 压团法 15-16
        1.2.2 烧结法 16-18
        1.2.3 球团法 18-20
    1.3 锰铁冶炼 20-25
        1.3.1 合金分类 20-22
        1.3.2 冶炼技术 22-24
        1.3.3 锰原料的差距 24-25
    1.4 本文研究目的和意义 25-27
第二章 原料性能和研究方法 27-36
    2.1 原料性能 27-31
        2.1.1 原料化学成分 27-28
        2.1.2 原料粒度组成 28-29
        2.1.3 膨润土物理性能 29-30
        2.1.4 锰矿粉物理性能 30-31
        2.1.5 锰矿岩相研究 31
    2.2 研究方法 31-36
        2.2.1 试验流程 31-33
        2.2.2 试验方法及设备 33-36
第三章 高性能锰矿球团制备 36-60
    3.1 探索试验 36-37
    3.2 原料预处理 37-38
    3.3 小型球团试验 38-50
        3.3.1 造球试验 38-41
        3.3.2 焙烧制度的优化 41-47
        3.3.3 结晶水脱除分析 47-50
    3.4 扩大型试验 50-52
        3.4.1 预热球团 50-51
        3.4.2 焙烧球团 51
        3.4.3 调整碱度 51-52
    3.5 成品球团矿固结机理 52-59
        3.5.1 化学成分 53
        3.5.2 矿物组成 53-54
        3.5.3 微观结构 54-59
    3.6 本章小结 59-60
第四章 高碳锰铁合金熔炼 60-71
    4.1 锰铁的冶炼原理 60-62
    4.2 高碳锰铁合金熔炼 62-70
        4.2.1 配料计算 62-63
        4.2.2 优化锰铁冶炼工艺参数 63-66
        4.2.3 渣型成分对冶炼的影响 66-69
        4.2.4 合金化学分析 69-70
    4.3 本章小结 70-71
第五章 结论 71-72